JP2005122178A - 横電界方式の液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、液晶層が異常に回転することを防止し、コントラスト比が悪くなることを防止する課題を解決する横電界方式の液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 本発明の横電界方式の液晶表示装置は、一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶層と、該一対の基板間に形成された複数の画素電極と、この画素電極と互いに平行に配列された複数の共通電極とを有する。この画素電極と共通電極との形状が近似し、この画素電極と共通電極が互いに平行とされ、しかも、両者が全部滑らかな曲線になっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶を表示媒体とした液晶表示装置に関し、特に、横電界方式の液晶表示装置に関するものである。

近年、液晶表示装置は軽量・薄型・低消費電力などの特性を生かし、各種情報機器端末やビデオ機器などに使用されている。これらの液晶表示装置はＴＮ（ツイスト・ネマチック）やＳＴＮ（スーパー・ツイスト・ネマチック）形に代表される液晶表示装置が大部分であった。しかし、この従来の液晶表示装置は実用化されているが、視野角が比較的狭いという問題があった。

このような点から、横電界（ＩＰＳ：In-Plane-Switching）方式の液晶表示装置の提案がなされている。横電界方式の液晶表示装置は、液晶層を介して互いに対向して配置される透明基板のうち、その一方または両方の液晶層側の単位画素に相当する領域面に、画素電極と対向電極とを備え、この画素電極と対向電極との間に透明基板と略平行に発生させる電界成分によって前記液晶層を透過する光を変調させるようにしたものである。横電界方式の液晶表示装置は広視野角を得ることが出来る。これで有名なものは前記画素電極及び共通電極が一画素内で折れ曲がった構造を有するものだ。

一方、画素電極及び共通電極が一画素内で折れ曲がった構造を有する横電界方式の液晶表示装置が、特許文献１により提案されている。図１はこの横電界方式の液晶表示装置の一画素を示す説明図である。この画素は、データライン１１５と、このデータライン１１５と垂直なゲートライン１１３と、このデータライン１１５と平行な共通ライン１３５と、このデータライン１１５とゲートライン１１３の交差点に形成された薄膜トランジスタ１２０（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）と、共通電極１３３と、画素電極１３１とを有する。この薄膜トランジスタ１２０のゲート電極１２１、ソース電極１２３、ドレイン電極１２５はそれぞれゲートライン１１３、データライン１１５、画素電極１３１と接続され、共通電極１３３は共通ライン１３５と接続されている。前記画素電極１３１及び共通電極１３３が互いに平行とされるばかりでなく、一画素内で折れ曲がった構造を持っているから、２方向の電界を形成することが出来る。

図２は図１のＩＩ区域を表示する説明図である。前記画素電極１３１及び共通電極１３３が一画素内で折れ曲がった構造を持っているから、２方向の電界を形成することが出来る。この電界は液晶素子を２方向へ駆動するため、表示面に対し斜め方向から見た場合の色調変化や階調反転をなくすことが出来るばかりでなく広視野角を得ることが出来る。

しかし、上述のような設計では、画素電極１３１及び共通電極１３３の折れ曲がった所で電界が異常になって、電界が液晶素子を駆動出来ない。したがってコントラスト比が悪くなって問題がある。
米国特許第６,４５９,４６５号明細書

本発明の目的は、上記のこうした課題を解決する横電界方式の液晶表示装置を提供することにある。

前記の目的を達成するために、一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶層と、該一対の基板間に形成された複数の画素電極と、この画素電極と互いに平行に配列された複数の共通電極とを有した横電界方式の液晶表示装置を提供する。この画素電極と共通電極との形状が近似し、互いに平行とされ、しかも、両者が滑らかな曲線になっている。

この横電界方式の液晶表示装置では、画素電極及び共通電極が一画素内で折れ曲がった構造に設計せず、画素電極及び共通電極が一画素内で滑らかな曲線になった構造に設計したから、異常な電界が形成されず、また広視野角と高いコントラスト比を実現する。

図３及び図４を参照する。本発明の実施例１である。実施例１の横電界方式の液晶表示装置は、第一基板２０１と、第二基板２０２と、該一対の基板間２０１と２０２に挟持された液晶層２０３と、ゲートライン２１１と、データライン２１２と、薄膜トランジスタ２２０と、共通ライン２１３と、画素の接続区域２３１と、画素の接続線２３２と、画素電極２３３と、共通電極２４３と、鈍化層２６１と、ゲート絶縁層２６２とを備えている。平行な第一基板２０１と第二基板２０２との間に液晶層２０３が挟持されている。

第一基板２０１の上に形成され、互いに垂直なゲートライン２１１とデータライン２１２が囲んで形成されたのが画素区域（図で表示されない）である。薄膜トランジスタ２２０は、このデータライン２１２とゲートライン２１１の交差点に形成され、ゲート電極２２１、ソース電極２２２、ドレイン電極２２３を含む。共通ライン２１３は、第一基板２０１に形成され、共通電極２４３と接続される。画素の接続線２３２は、画素の接続区域２３１を通してドレイン電極２２３と接続され、同時に画素電極２３３と接続される。画素電極２３３と共通電極２４３との形状が近似し、互いに平行とされ、また両者が全部波型の形状になっている。

ゲートライン２１１は薄膜トランジスタ２２０のゲート電極２２１に接続されて走査信号を供給する。この走査信号により薄膜トランジスタ２２０はＯＮ状態もしくはＯＦＦ状態を選択する。データライン２１２は薄膜トランジスタ２２０のソース電極２２２に接続されてデータ信号を供給する。薄膜トランジスタ２２０のドレイン電極２２３は画素の接続区域２３１と画素の接続線２３２を通して画素電極２３３に接続されるため、画素電極２３３と薄膜トランジスタ２２０のドレイン電極２２３が導電接続される。走査信号により薄膜トランジスタ２２０がＯＮ状態になる時、ドレイン電極２２３はソース電極２２２が受信したデータ信号に従って対応する映像信号を供給する。前記のように画素電極２３３と薄膜トランジスタ２２０のドレイン電極２２３が導電接続されているため、この映像信号が画素電極２３３に伝達される。画素電極２３３が映像信号を受信した後、画素電極２３３と共通電極２４３の間に第一基板２０１及び第二基板２０２とほぼ平行な電界が形成される。この電界は液晶層２０３を駆動させて光透過率を変化させる。

画素電極２３３と共通電極２４３との形状が全部波型の形状になっているから、両者の間に形成された電界も連続的に変化される。これで電界が異常になることを防止することが出来る。

図５を参照する。図５は第一実施方式の横電界により液晶分子を回転させる状態を説明するための図である。形状が波型の形状になっている画素電極２３３と共通電極２４３に電圧を印加すると液晶層２０３が電界によって回転される。画素電極２３３と共通電極２４３が波型の形状になっているから、両者の間に形成された電界も連続的に変化される。これで電界が異常になること、液晶層２０３が異常に回転することを防止し、コントラスト比が悪くなることを防止することが出来る。

図５に表示した画素電極２３３と共通電極２４３の波型の形状は下の関数を満足する：
ｘ＝Ａsin（πｙ／Ｌ）
ここで、ｘは水平の方向の変量を示し、ｙは垂直の方向の変量を示し、Ａは画素電極と共通電極との距離を示し、Ｌは画素電極の区域の長さを示し、ｙは０≦ｙ≦Ｌを満足する。

図６を参照する。図６は第二実施方式の横電界により液晶分子を回転させる状態を説明するための図である。第二実施方式では画素電極２７３と共通電極２８３を円弧の形状に設計した。円弧の形状も波型の形状のように滑らかな曲線であるから、両電極２７３と２８３の間に連続的に変化される電界が形成される。そのため、電界が異常になること、液晶層が異常に回転することを防止し、コントラスト比が悪くなることを防止することが出来る。

図６に表示した画素電極２７３と共通電極２８３の円弧の形状は下の関数を満足する：
ｘ＝Ａsin（πｙ／Ｌ）
ここで、ｘは水平の方向の変量を示し、ｙは垂直の方向の変量を示し、Ａは画素電極と共通電極との距離を示し、Ｌは画素電極の区域の長さを示し、ｙは０≦ｙ≦Ｌを満足する。

画素電極と共通電極は波型の形状、円弧の形状だけでなく、ほかの形状に設計することが出来る、例えば直線と曲線が連続する滑らかな曲線も適用できる。

本発明の共通ライン、共通電極、画素電極は、透明導電材料、例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ、Indium Tin Oxide）で製造できる。この材料を使用すると開口率、輝度などを改善出来る。

前記画素電極と共通電極をそれぞれ上下両基板に形成すると、上下両基板に平行な電界が形成される。もし前記画素電極と共通電極を同じ基板に形成する時は、画素電極と共通電極の間に鈍化層或いは絶縁層を形成する。

従来技術の横電界方式の液晶表示装置の一画素内の構成を示す図である。 図１のＩＩ部分を表示する図である。 本発明の横電界方式の液晶表示装置の一画素内の構成を示す図である。 図３のＩＶ−ＩＶ方向の切断面を示す図である。 本発明の横電界方式の液晶表示装置の一画素内で電極の配列された状態と液晶の回転する状態を示す図である。 本発明の横電界方式の液晶表示装置の一画素内で電極の配列された状態を示す図である。

符号の説明

２０１ 第一基板
２０２ 第二基板
２０３ 液晶層
２１１ ゲートライン
２１２ データライン
２２０ 薄膜トランジスタ
２１３ 共通ライン
２３１ 画素の接続区域
２３２ 画素の接続線
２３３、２７３ 画素電極
２４３、２８３ 共通電極
２６１ 鈍化層
２６２ ゲート絶縁層

Claims (12)

1. 一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶層と、該一対の基板間に形成された複数の画素電極と、この画素電極と互いに平行に配列された複数の共通電極とを有した横電界方式の液晶表示装置において
   この画素電極と共通電極との形状が近似し、この画素電極と共通電極が互いに平行とされ、しかも、両者が全部滑らかな曲線になっていることを特徴とする横電界方式の液晶表示装置。
2. 前記画素電極と共通電極が波型の形状になっていることを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示装置。
3. 前記画素電極と共通電極との波型の形状は、ｘを水平の方向の変量とし、ｙを垂直の方向の変量とし、Ａを画素電極と共通電極との距離とし、Ｌを画素電極の区域の長さとしたときに、ｙが０≦ｙ≦Ｌとなる関数ｘ＝Ａsin（πｙ／Ｌ）を満足することを特徴とする請求項２に記載の横電界方式の液晶表示装置。
4. 前記画素電極と共通電極が円弧の形状になっていることを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示装置。
5. 前記画素電極と共通電極との円弧の形状は、ｘを水平の方向の変量とし、ｙを垂直の方向の変量とし、Ａを画素電極と共通電極との距離とし、Ｌを画素電極の区域の長さとしたときに、ｙが０≦ｙ≦Ｌとなる関数ｘ＝Ａsin（πｙ／Ｌ）を満足することを特徴とする請求項４に記載の横電界方式の液晶表示装置。
6. 前記画素電極と共通電極は直線と曲線が連続する滑らかな曲線になっていることを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示装置。
7. 共通ラインとゲートラインが平行とされていることを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示装置。
8. 前記画素電極と共通電極は透明導電性材料で製造されていることを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示装置。
9. 前記画素電極と共通電極がそれぞれ上下両基板に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示装置。
10. 前記画素電極と共通電極が全部一方の基板に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示装置。
11. 前記画素電極と共通電極の間に絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示装置。
12. 前記画素電極と共通電極が同層に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示装置。
    
    

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